高大平房仓屋面自动控温系统改造*

刘兴勇 包 勇 刘向前 周黔光 张铁军 袁 强 刘孝武 杨 斌 鲍安庆 陈 伟 熊学宏 张先果 胡 涛 李 慧 侯云成

(1 中央储备粮贵阳直属库有限公司 550000)(2 中国储备粮管理集团有限公司贵州分公司 550081)(3 贵州食品工程职业学院 551400)(4 国家粮食和物资储备局湖北局三七三处 441300)

随着科技的发展与时代的进步,我国现代化粮仓建设的脚步日益加快,控温储粮技术作为我国现代化粮食储藏技术的重要组成部分正在被广泛使用,控制仓温对粮温的影响成为我们的研究方向。

空调控温是目前的主流技术,但能耗及成本投入大,中央储备粮贵阳直属库有限公司贵安分公司通过在屋面加装自动控温系统,减少太阳直射屋面的热量,降低仓内空间温度,从而起到节能降耗的作用,效果显著。

1 原理

1.1 遮阳网工作原理

遮阳网利用其疏松多孔的结构特点遮挡阳光,即利用其反光面和不透光性,使一定时间段内直射屋顶的热量以一定比例降低,有效阻挡太阳辐射并吸收辐射热量,降低屋面受太阳直射带来的能量上升。利用热空气上升的原理,将积存在遮阳网周围的热空气从网隙带走。

1.2 自动喷雾系统工作原理

喷雾机是利用流速大、压强小的原理制成的,让空气从小孔迅速流出,小孔附近的压强小,容器里液面上方的空气压强大,液体就沿小孔下边的细管上升,从细管的上口流出后,受气流的冲击,被喷成雾状。

自动喷雾系统在降温工作中,根据预先设定的启动温度控制指标,屋面温度达到设定的启动温度目标值时,喷雾机自动启动雾化功能,以最大效率进行降温;屋面温度降低至设定的停机温度目标值后,喷雾机自动停止。整个系统在高温天气不断循环降温,从而达到控温目的。

1.3 研究意义

控温储粮是当前储粮的主流技术,空调、谷冷等控温技术能耗大、成本高,我们应寻求其他的低成本控温技术,以降低储粮成本,提高储粮效益,减少能耗,促进行业良性发展。

2 材料和方法

2.1 试验仓房基本情况

试验选取仓房条件相似的中央储备粮贵阳直属库有限公司贵安分公司5号仓和7号仓。5号仓为试验仓,屋面加装自动控温系统;7号仓为对照仓,屋面不做任何处理。两栋仓房均为高大平房仓,长53.7 m,宽29.2 m,装粮线高7.5 m,结构完全一致,外墙及隔热措施相同,均未安装空调。其中5号仓现存稻谷5281 t,储粮高度5.77 m;7号仓现存稻谷6438 t,储粮高度7.0 m。每仓安装1.5 kW轴流风机4台,保温密闭门窗,密闭性能良好。两栋仓冬季蓄冷较好,5号仓整仓平均粮温为12.7℃,表层粮温为20.2℃;7号仓整仓平均粮温为11.7℃,表层粮温为20.3℃。

2.2 遮阳网及喷雾系统设计

屋面遮阳网采用HDPE(高密度聚乙烯)材质,长宽与屋面长宽相当,架空层高20 cm。遮阳网示意图见图1、图2、图3。

图1 屋面遮阳网示意图

图2 遮阳网结构示意图

图3 安装遮阳网后的屋顶

对照仓仅对仓房进行密闭隔热处理,试验仓加装屋面喷雾控温系统,喷雾系统在降温工作中,根据降温温感指令,达到降温要求的温度时,喷雾机自动启动将水雾化,以最大效率进行降温,温度降低至控温要求后,喷雾机自动停止,整个系统在温控调节器的控制下不断循环降温,从而达到控温目的。

3 结果与分析

3.1 温度对比分析

从2021年5月21日开始试验,到9月10日结束试验,共112 d。期间两仓温度变化见表1。从表1中可以看出,两仓屋面温度在试验开始阶段分别为17.5℃和18.0℃,相差不到1℃。随着气温的不断上升,屋面温度也随之升高,温差最大在7月21日,当日气温为33.6℃,5号仓、7号仓屋面温度分别为37.0℃和57.0℃,相差20℃。由此可见,自动控温系统在气温较高时,能有效阻挡太阳辐射热,且气温越高,辐射越强,效果越明显。

表1 试验数据记录表 (单位:℃)

3.2 仓温对比分析

自5月21日开始试验以来,两仓仓温变化见图4。从图4中可以看出,5号仓、7号仓基础仓温分别为20.0℃和21.5℃,相差1.5℃。随着气温的变化,仓温在缓慢上升,对照仓仓温较试验仓高3℃～4℃,且试验仓仓温变化较为平缓,维持在27℃以下,对照仓仓温受气温的影响较大。由此可见,太阳直射屋面的对照仓温度传导较快,试验仓在遮阳网的阻隔下,仓温受到架空层气温的影响较小,变化平缓。

图4 试验仓与对照仓仓温变化情况

3.3 整仓平均粮温变化分析

随着气温上升,粮温受环境温度及仓温影响均逐步上升(图5),其中5号仓整体平均粮温上升3.8℃,7号仓上升3.9℃。

图5 试验仓与对照仓平均粮温变化情况

3.4 表层粮温变化对比分析

表层粮温变化主要受仓温影响,从图6可以看出,5号仓、7号仓初始表层粮温分别为19.9℃、20.3℃,几乎无温差。试验期间,两仓表层粮温均有所上升,7号仓仓温变化幅度较大,致使表层粮温变化幅度也较大,5号仓变化则较平缓,起伏较小,5号仓、7号仓试验结束时表层粮温分别为23.8℃、26.0℃,温差达到2.2℃。

图6 试验仓与对照仓表层粮温变化情况

3.5 两仓控温效果分析

根据监测数据可以看出,两仓仓温均未超过当日大气气温,整体控温效果理想。其中5号仓屋面温度、仓内温度及表层粮温均低于7号仓,整体粮情5号仓更容易控制。

3.6 耗电情况分析

从表2可以看出,整个试验周期,5号仓总耗电563 kW·h,吨粮耗电0.12 kW·h/t,根据我库当地电费单价核算,吨粮电费为0.07元/t,可见该系统耗能较低,是一种可行的节能措施。

表2 5号仓耗电情况统计 (单位:kW·h)

3.7 耗水情况分析

从表3可以看出,整个试验周期,5号仓总耗水318.8 m3,吨粮耗水0.06 m3/t,根据我库当地水费单价核算,吨粮水费为0.26元/t,可见该系统耗能较低,是一种可行的仓节能措施。

表3 5号仓耗水情况统计 (单位:m3)

根据水电能耗分析,加装自动控温系统后吨粮费用为0.33元/t,控温成本低,值得推广。

4 结论

屋面自动控温系统是一种行之有效的节能措施,具有造价低、安装方便、成效显著等优点。可在西南地区进一步研究推广。